CN106437645B - 分层注水井自动换向配水器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是分层注水井自动换向配水器及其使用方法，适用于油田分层注水井。本配水器包括上接头和下接头，上接头与下接头之间连接外管，内管与上接头的内腔连接、在内管与外管之间形成注水环腔，注水孔径向设置在注水环腔中；内管的管壁上设有上过流孔和下过流孔、管腔中装有上凡尔和下凡尔，在上凡尔与下凡尔之间的内管中设有下凡尔缓闭装置，本配水器与注水层位相对应、连接在注水管柱中。本发明能够与注水管柱中的其它配注工具配合使用、能够按照地质需求开关操作，提高轮换注水操作的可行性，达到针对性细分注水的目的。本发明的结构简单、制造容易，应用和适应性强，操作简单、便捷，使用效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业注水井的注水方法和井下注水工具，特别是分层注水井自动换向配水器及其使用方法，适用于油田分层注水井，无需下入辅助仪器和设备就可对井下注水层位轮换注水。
背景技术
油田分层注水井在注水层位轮换注水时，通常使用的配水器和施工方法如下述：
1、投捞式配水器及其施工方法:利用井口的打捞车，下入带有打捞头的仪器，投捞带注水孔的和不带注水孔的配水芯子进行注水和停注操作。
2、空心式配水器的配水芯子位于配水器中心，芯子外壁有密封圈，密封圈之间为出水孔，保证注入水不会从芯子外壁和配水器内壁之间流出；出水孔可以安装尺寸不同的水嘴，完成配注。其使用缺陷是打捞车在井口操作投捞时，容易出现捞不出或投不到位的现象，不仅浪费人力、物力，而且效果差。
3、偏心式配水器的配水芯子位于配水器的一侧，芯子内设水孔，保证出水量的大小。其使用缺陷是配水芯子不居中，投捞难度大，成功率低。
综上所述，目前的分层注水设施和工艺均存在施工工序繁多、运用的动力设备和人员多，施工成本高且操作难度大、难以有效实施等缺陷。生产现场需要一种简单且有效的配水装置和施工方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供分层注水井自动换向配水器及其使用方法，克服现有分层注水井中使用的配水器换层注水时操作难度大、施工成本高的缺陷，无需外在动力设备的支持，完成分层注水井的换层注水施工。降低生产成本，提高工作效率，保证注水工作正常进行。
本发明的技术解决方案是：
分层注水井自动换向配水器包括上接头和下接头，上接头与下接头之间连接外管，内管与上接头的内腔连接、在内管与外管之间形成注水环腔，注水孔径向设置在注水环腔中；内管的管壁上设有上过流孔和下过流孔、管腔中装有上凡尔和下凡尔，在上凡尔与下凡尔之间的内管中设有下凡尔缓闭装置。
使用分层注水井自动换向配水器的方法，是：
A、将自动换向配水器与注水层位相对应、连接在注水管柱中；
B、先对下部注水层位注水；
C、当下部注水层位的注水压力高于自动换向配水器的启动压力后、再对上部注水层位注水。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的使用效果：
1、本配水器设有两条注水通道，一条由上接头、上过流孔、注水环腔和下接头组成，本注水通道针对吸水能力差、启动压力高的注水层位，让注入水在内管与外管之间的注水环腔经下接头注入。另一条注水通道则由下接头进入的反洗水将下凡尔球顶开、打开下凡尔座的球座孔、下凡尔球沿下凡尔缓闭装置上行，在下凡尔球尚未回落之前，关闭地面井口的反洗井阀、打开地面井口的注水阀，使注入水从上过流孔、注水环腔、下过流孔、下凡尔座的球座孔和注水孔注入到注水层位。该注水通道用于吸水能力好、启动压力低的注水层位，由于注入水的压力大于下凡尔球下落的压力，下凡尔球不能回落，使本注水层位能够保持正常注水。两个注水通道的开关操作是通过操作地面井口的注水阀和反洗井阀，通过反洗水推动自动换向配水器内上凡尔球和下凡尔球与上凡尔座和下凡尔座的相对运动得以实现，避免了外在动力设备辅助实现注水层位转换的缺陷。
2、使用本发明能够方便地先注下部注水层位、再注上部注水层位。由于本发明的配水器内设有下凡尔缓闭装置，由注入下部注水层位倒换为注入上部注水层位时，能够在下凡尔球下落至下凡尔座之前就使注入水经下凡尔座的球座孔注入到上部注水层位中、且能保持正常注水。
3、本发明能够与注水管柱中的其它配注工具配合使用、能够按照地质需求开关操作，提高轮换注水操作的可行性，达到针对性细分注水的目的。
4、本发明的结构简单、制造容易，应用和适应性强，操作简单、便捷，使用效果显著，用于分层注水井实现轮换注水能够免除外在设备的配合，显著降低了生产成本、提高了工作效率，减轻了劳动强度，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是配水器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围，凡使用本发明的设计思路得出的改进均属于本发明的保护范畴。
参见图1，分层注水井自动换向配水器包括上接头1和下接头11，上接头1与下接头11之间连接外管6，内管5与上接头1的内腔连接、在内管5与外管6之间形成注水环腔，注水孔10径向设置在注水环腔中；内管5的管壁上设有上过流孔2和下过流孔8、管腔中装有上凡尔和下凡尔，在上凡尔与下凡尔之间的内管5中设有下凡尔缓闭装置。
所述下凡尔缓闭装置包括阻下块4和挡片7，挡片7的一端固定在下过流孔8上方的管壁上，阻下块4间隔且相向固定在挡片7与上凡尔之间的管壁上。
阻下块4是与内管5内腔半径相符的半圆块状体。
所述阻下块4的纵切面是斜边自内管5的中心线向管壁下斜的三角形。
所述挡片7是两端与内管5的管壁相符的、具有弹性的条状金属板片。如弹簧片、铝片、铜片、不锈钢片等等，当具有一定压力的水流通过时，挡片7可以弹上或压下。
所述上凡尔固定在上过流孔2下方的内管5中，上凡尔包括上凡尔座、上凡尔球3和球罩，上凡尔球3与上凡尔座配合，球罩上设有液流孔、固定在上凡尔球3上方的内管5中。
所述下凡尔固定在下过流孔8与注水孔10之间的内管5中，设有下凡尔球9和下凡尔座，下凡尔球9与下凡尔座配合。
所述上凡尔和下凡尔均是单流凡尔，只允许水流自上凡尔和下凡尔的下方向上方流过，也就是只允许反洗井时的反洗水流通过。
所述注水孔10设置在下凡尔下方的注水环腔中、与注水层位和内管5连通。
使用分层注水井自动换向配水器的方法，是：
A、将自动换向配水器与注水层位相对应、连接在注水管柱中；
B、先对下部注水层位注水；
C、当下部注水层位的注水压力高于自动换向配水器的启动压力后、再对上部注水层位注水。
将自动换向配水器连接在与上部注水层位相对应的注水管柱中的封隔器上方，与下部注水层位相对应的注水管柱中的封隔器下方仅需要连接一个常规配水器。
对下部注水层位注水时，打开地面井口的注水阀、关闭地面井口的反洗井阀，注入水经上接头1和上过流孔2，沿注水环腔下行、自下接头11进入封隔器下方的常规配水器中，注入到下部注水层位中。
对上部注水层位注水时，关闭地面井口的注水阀、打开地面井口的反洗井阀进行反洗井，注入水自下接头11进入内管5并将下凡尔球9顶开，使下凡尔球9顶开挡片7沿着阻下块4逐块上行、到达上凡尔座的下方，反洗井水流自上接头1流出；反洗井结束后，关闭地面井口的反洗井阀，上凡尔球3落下封闭上凡尔座的球座孔；下凡尔球9则沿阻下块4缓慢逐块下行，在下凡尔球9尚未回落到挡片7处时，关闭地面井口的反洗井阀，使注入水经上过流孔2和下过流孔8通过下凡尔座上的球座孔经注水孔10注入到上部注水层位，而下部注水层位由因启动压力高而停止注水。
再次对下部注水层位注水时，关闭地面井口的注水阀、打开地面井口的反洗井阀，将地面井口的阀门倒换成反洗井状态、反洗井5分钟以上，再停止反洗井5分钟以后，开启地面井口的注水阀对下部注水层位正常注水。
上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改，且都在本发明的范围内，因此，保护范围不仅限于上文的说明。
Claims (12)
1.分层注水井自动换向配水器，包括上接头（1）和下接头（11），其特征是，上接头（1）与下接头（11）之间连接外管（6），内管（5）与上接头（1）的内腔连接、在内管（5）与外管（6）之间形成注水环腔，注水孔（10）径向设置在注水环腔中；内管（5）的管壁上设有上过流孔（2）和下过流孔（8）、管腔中装有上凡尔和下凡尔，在上凡尔与下凡尔之间的内管（5）中设有下凡尔缓闭装置；上凡尔固定在上过流孔（2）下方的内管（5）中，下凡尔固定在下过流孔（8）与注水孔（10）之间的内管（5）中，上凡尔和下凡尔均是单流凡尔，只允许水流自上凡尔和下凡尔的下方向上方流过；所述注水孔（10）设置在下凡尔下方的注水环腔中、与注水层位和内管（5）连通。
2.如权利要求1所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述下凡尔缓闭装置包括阻下块（4）和挡片（7），挡片（7）的一端固定在下过流孔（8）上方的管壁上，阻下块（4）间隔且相向固定在挡片（7）与上凡尔之间的管壁上。
3.如权利要求2所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述阻下块（4）是与内管（5）内腔半径相符的半圆块状体。
4.如权利要求2或3所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述阻下块（4）的纵切面是斜边自内管（5）的中心线向管壁下斜的三角形。
5.如权利要求4所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述挡片（7）是两端与内管（5）的管壁相符的、具有弹性的条状金属板片。
6.如权利要求2所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述上凡尔包括上凡尔座、上凡尔球（3）和球罩，上凡尔球（3）与上凡尔座配合，球罩上设有液流孔、固定在上凡尔球（3）上方的内管（5）中。
7.如权利要求6所述的分层注水井自动换向配水器，其特征是，所述下凡尔设有下凡尔球（9）和下凡尔座，下凡尔球（9）与下凡尔座配合。
8.使用权利要求1所述分层注水井自动换向配水器的方法，是：
A、将自动换向配水器与注水层位相对应、连接在注水管柱中；
B、先对下部注水层位注水；
C、当下部注水层位的注水压力高于自动换向配水器的启动压力后、再对上部注水层位注水。
9.如权利要求8所述使用分层注水井自动换向配水器的方法，其特征是，将自动换向配水器连接在与上部注水层位相对应的注水管柱中的封隔器上方，与下部注水层位相对应的注水管柱中的封隔器下方仅需要连接一个常规配水器。
10.如权利要求9所述使用分层注水井自动换向配水器的方法，其特征是，对下部注水层位注水时，打开地面井口的注水阀、关闭地面井口的反洗井阀，注入水经上接头（1）和上过流孔（2），沿注水环腔下行、自下接头（11）进入封隔器下方的常规配水器中，注入到下部注水层位中。
11.如权利要求9所述使用分层注水井自动换向配水器的方法，其特征是，对上部注水层位注水时，关闭地面井口的注水阀、打开地面井口的反洗井阀进行反洗井，注入水自下接头（11）进入内管（5）并将下凡尔球（9）顶开，使下凡尔球（9）顶开挡片（7）沿着阻下块（4）逐块上行、到达上凡尔座的下方，反洗井水流自上接头（1）流出；反洗井结束后，关闭地面井口的反洗井阀，上凡尔球（3）落下封闭上凡尔座的球座孔；下凡尔球（9）则沿阻下块（4）缓慢逐块下行，在下凡尔球（9）尚未回落到挡片（7）处时，使注入水经上过流孔（2）和下过流孔（8）通过下凡尔座上的球座孔经注水孔（10）注入到上部注水层位，而下部注水层位由因启动压力高而停止注水。
12.如权利要求9所述使用分层注水井自动换向配水器的方法，其特征是，再次对下部注水层位注水时，关闭地面井口的注水阀、打开地面井口的反洗井阀，将地面井口的阀门倒换成反洗井状态、反洗井5分钟以上，再停止反洗井5分钟以后，开启地面井口的注水阀对下部注水层位正常注水。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |